生物化學(xué)之酶學(xué)

1、Enzymology第三章第三章 酶酶 學(xué)學(xué)目的要求目的要求：1 1掌握酶的分子結(jié)構(gòu)與功能；掌握酶的分子結(jié)構(gòu)與功能； 掌握酶促反應(yīng)的特點(diǎn)掌握酶促反應(yīng)的特點(diǎn). .2 2酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本概念和知識(shí)。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本概念和知識(shí)。3 3熟悉酶活性調(diào)節(jié)的基本概念。熟悉酶活性調(diào)節(jié)的基本概念。4 4了解酶的命名和分類(lèi)了解酶的命名和分類(lèi); ; 酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。（enzymeenzyme）目前將生物催化劑分為三類(lèi)目前將生物催化劑分為三類(lèi): :蛋白質(zhì)類(lèi)的酶蛋白質(zhì)類(lèi)的酶 、 核酸類(lèi)的酶、非蛋白質(zhì)非核酸類(lèi)的酶、非蛋白質(zhì)非核酸類(lèi)酶核酸類(lèi)酶公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載。公元前兩千多年，我國(guó)已有

2、釀酒記載。一百余年前，一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。動(dòng)的結(jié)果。1878年，年，Khne首次提出首次提出Enzyme一詞。一詞。1897年，年，Eduard Buchner用不含細(xì)胞的酵母提取用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶 (deoxyribozyme)。1982年，年，Cech首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，也具有酶的催化活性，提出核酶提出核酶(ribozyme)的概念。的概念。1995年，年，Jack W.Szostak研究室首

3、先報(bào)道了具有研究室首先報(bào)道了具有DNA連接酶活性連接酶活性DNA片段，稱(chēng)為脫氧核酶片段，稱(chēng)為脫氧核酶(deoxyribozyme)。第一節(jié)第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能酶的分子結(jié)構(gòu)與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme 酶的聚集方式酶11. 松散排列松散排列 在細(xì)胞中酶各自以可溶的單體形式存在，在細(xì)胞中酶各自以可溶的單體形式存在，彼此沒(méi)有結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系。彼此沒(méi)有結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系。 反應(yīng)時(shí)酶是隨機(jī)擴(kuò)散，催化效率不高。（反應(yīng)時(shí)酶是隨機(jī)擴(kuò)散，催化效率不高。（如糖酵解歷程）如糖酵解歷程）酶2酶3酶4酶5酶的聚集方式2. 簇式排列簇式排列 幾種酶有機(jī)地聚集

4、在幾種酶有機(jī)地聚集在一起，精巧的鑲嵌成一定一起，精巧的鑲嵌成一定的結(jié)構(gòu)，定向轉(zhuǎn)移，形成的結(jié)構(gòu)，定向轉(zhuǎn)移，形成多酶復(fù)合體。催化效率高多酶復(fù)合體。催化效率高。（如丙酮酸脫氫酶復(fù)合。（如丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、肪酸合成酶復(fù)合體）體、肪酸合成酶復(fù)合體）酶2酶3酶1酶4酶6酶5酶的聚集方式3. 與生物膜結(jié)合與生物膜結(jié)合 一種結(jié)構(gòu)更高的多酶復(fù)合體，酶整齊的排列在一種結(jié)構(gòu)更高的多酶復(fù)合體，酶整齊的排列在生物膜上。催化效率最高。（如呼吸鏈生物膜上。催化效率最高。（如呼吸鏈）酶1酶2酶4酶5酶3單體酶單體酶(monomeric enzyme)：?jiǎn)我粊喕鶚?gòu)成的酶單一亞基構(gòu)成的酶 。寡聚酶寡聚酶(oligomeric

5、enzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。鍵連接組成的酶。多酶體系多酶體系(multienzyme system)：由幾種不同功能的酶彼此聚由幾種不同功能的酶彼此聚合形成合形成多酶體系多酶體系或稱(chēng)多酶復(fù)合物?；蚍Q(chēng)多酶復(fù)合物。多功能酶多功能酶(multifunctional enzyme)或串聯(lián)酶或串聯(lián)酶(tandem enzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)程中由于基因的融合，多種不同催化功一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)程中由于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類(lèi)酶稱(chēng)為多功能酶。能存在于一條多肽鏈中，這類(lèi)酶稱(chēng)為多功能酶。蛋白質(zhì)部分：酶蛋白蛋白質(zhì)部

6、分：酶蛋白 ( (apoenzyme)輔助因子輔助因子(cofactor) 金屬離子金屬離子小分子有機(jī)化合物小分子有機(jī)化合物全酶全酶(holoenzyme)n結(jié)合酶結(jié)合酶 (conjugated enzyme)：由蛋白質(zhì)部分由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分共同組成和非蛋白質(zhì)部分共同組成 的酶的酶 酶蛋白酶蛋白決定反應(yīng)的特異性決定反應(yīng)的特異性輔助因子輔助因子決定反應(yīng)的種類(lèi)與性質(zhì)決定反應(yīng)的種類(lèi)與性質(zhì)輔助因子分類(lèi)輔助因子分類(lèi)（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度） 輔酶輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結(jié)合與酶蛋白結(jié)合疏松，可用疏松，可用透析或超濾的透析或超濾的方法除去。方法除去。

7、輔基輔基 (prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用緊密，不能用透析或超透析或超濾的方法除去濾的方法除去。n輔助因子多為小分子的有機(jī)化合物或金屬離子。輔助因子多為小分子的有機(jī)化合物或金屬離子。 作為輔助因子的有機(jī)化合物多為作為輔助因子的有機(jī)化合物多為B族維生素的衍族維生素的衍生物或卟啉化合物生物或卟啉化合物 它們?cè)诿复俜磻?yīng)中主要參與傳遞電子、質(zhì)子（或它們?cè)诿复俜磻?yīng)中主要參與傳遞電子、質(zhì)子（或基團(tuán)）或起運(yùn)載體作用基團(tuán)）或起運(yùn)載體作用某些輔酶（輔基）在催化中的作用某些輔酶（輔基）在催化中的作用 金屬酶金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)程

8、中不易丟失。金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)程中不易丟失。 金屬激活酶金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。甚緊密。 n金屬離子是最多見(jiàn)的輔助因子金屬離子是最多見(jiàn)的輔助因子 金屬金屬離子的作用：離子的作用：參與催化反應(yīng)，傳遞電子；參與催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；在酶與底物間起橋梁作用；穩(wěn)定酶的構(gòu)象；穩(wěn)定酶的構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。某些金屬酶和金屬激活酶某些金屬酶和金屬激活酶二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行二、酶的活性中心是

9、酶分子中執(zhí)行其催化功能的部位其催化功能的部位酶的活性中心或活性部位（酶的活性中心或活性部位（active siteactive site）是）是酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的具有特定三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域。為產(chǎn)物的具有特定三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域。 n酶的活性中心酶的活性中心 (active center)酶分子中氨基酸殘酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。的化學(xué)基團(tuán)。n必需基團(tuán)必需基團(tuán)(essential group)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)bind

10、ing group催化基團(tuán)催化基團(tuán)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所必需。必需。 活性中心外的必需基團(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)酶的活性中心 酶的活性中心1 1結(jié)合部位結(jié)合部位 binding site酶分子中與底物結(jié)合的酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱(chēng)為結(jié)部位或區(qū)域一般稱(chēng)為結(jié)合部位。合部位。底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心活性中心 n溶菌酶的

11、活性中心溶菌酶的活性中心 溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容是一裂隙，可以容納肽多糖的納肽多糖的6個(gè)單糖個(gè)單糖基（基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），并與之形），并與之形成 氫 鍵 和成 氫 鍵 和 v a n derwaals力。力。 催 化 基 團(tuán) 是催 化 基 團(tuán) 是 3 5 位位Glu，52位位Asp； 101位位Asp和和108位位Trp是結(jié)合基團(tuán)。是結(jié)合基團(tuán)。同工酶同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。n定義定義根據(jù)國(guó)際生化

12、學(xué)會(huì)的建議，同工酶是由不同基因編根據(jù)國(guó)際生化學(xué)會(huì)的建議，同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNAmRNA所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器官和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的代謝特征。這為官和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的代謝特征。這為同工酶用來(lái)診斷不同器官的疾病提供了理論依據(jù)。同工酶用來(lái)診斷不同器官的疾病提供了理論依據(jù)。 HHHHHHH

13、 MHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶的同工酶乳酸脫氫酶的同工酶n舉例舉例 1人體各組織器官人體各組織器官LDHLDH同工酶譜（活性同工酶譜（活性%）H4H3MH2M2HM3M4檢測(cè)組織器官同工酶的變化有重要的臨床意義檢測(cè)組織器官同工酶的變化有重要的臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起著在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；重要的作用；用于解釋發(fā)育過(guò)程用于解釋發(fā)育過(guò)程中階段特有的代謝特征；中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改變有同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳

14、分析傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶譜的變化同工酶譜的變化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶譜心肌梗死酶譜正常酶譜正常酶譜急性肝炎酶譜急性肝炎酶譜2 23 34 45 5n舉例舉例 2 CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)腦腦 心肌心肌 骨骼肌骨骼肌肌酸激酶肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶同工酶CK2常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項(xiàng)生化指標(biāo)常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項(xiàng)生化指標(biāo) 第二節(jié)第二節(jié) 酶的工作原理酶的工作原理The Mechanism of Enzyme Action在反應(yīng)前后沒(méi)有質(zhì)和量的變

15、化；在反應(yīng)前后沒(méi)有質(zhì)和量的變化；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。點(diǎn)。n酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：（一）（一）酶對(duì)底物具有極高的效率酶對(duì)底物具有極高的效率 酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高1081020倍，比一倍，比一般催化劑高般催化劑高1071013倍。倍。 酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。 酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)的酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)的活化活化能能(activat

16、ion energy)。酶比一般催化劑更有效地降低。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。反應(yīng)的活化能。某些酶與一般催化劑催化效率的比較某些酶與一般催化劑催化效率的比較 一種酶僅作用于一種或一類(lèi)化合物，一種酶僅作用于一種或一類(lèi)化合物，或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱(chēng)為酶的特異成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱(chēng)為酶的特異性或?qū)Ｒ恍孕曰驅(qū)Ｒ恍浴酶的特異性酶的特異性 (specificity)（二）酶對(duì)底物具有高度的特異性（二）酶對(duì)底物具有高度的特異性n根據(jù)酶對(duì)底物選擇的特點(diǎn)，酶的特異性可分根據(jù)酶對(duì)底物選擇的特點(diǎn)，酶的特異性可分為

17、兩種類(lèi)型為兩種類(lèi)型 ：1.絕對(duì)專(zhuān)一性絕對(duì)專(zhuān)一性(absolute specificity)只能作用于只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專(zhuān)一的反應(yīng)，進(jìn)行一種專(zhuān)一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 。如脲酶僅能催化尿素水解。如脲酶僅能催化尿素水解生成生成CO2和和NH3。 有些具有絕對(duì)專(zhuān)一性的酶可以區(qū)分有些具有絕對(duì)專(zhuān)一性的酶可以區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體光學(xué)異構(gòu)體和和立立體異構(gòu)體體異構(gòu)體，只能催化一種光學(xué)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體進(jìn)行，只能催化一種光學(xué)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體進(jìn)行反應(yīng)。例如乳酸脫氫酶僅催化反應(yīng)。例如乳酸脫氫酶僅催化L-乳酸脫氫生成丙酮酸，乳酸脫氫生成丙酮酸，而對(duì)而對(duì)D-乳酸無(wú)

18、作用。乳酸無(wú)作用。 2.相對(duì)專(zhuān)一性相對(duì)專(zhuān)一性(relative specificity) 有些酶對(duì)底物的專(zhuān)一性不是依據(jù)整個(gè)底物分子結(jié)構(gòu)，有些酶對(duì)底物的專(zhuān)一性不是依據(jù)整個(gè)底物分子結(jié)構(gòu)，而是依據(jù)底物分子中的而是依據(jù)底物分子中的特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)，因而，因而可以作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)的一類(lèi)化合物。例可以作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)的一類(lèi)化合物。例如，消化系統(tǒng)中的蛋白酶僅對(duì)蛋白質(zhì)中肽鍵的氨基酸殘基如，消化系統(tǒng)中的蛋白酶僅對(duì)蛋白質(zhì)中肽鍵的氨基酸殘基種類(lèi)有選擇性，而對(duì)具體的底物蛋白質(zhì)種類(lèi)無(wú)嚴(yán)格要求種類(lèi)有選擇性，而對(duì)具體的底物蛋白質(zhì)種類(lèi)無(wú)嚴(yán)格要求 。 （三）酶的活性與

19、酶量具有可調(diào)節(jié)性（三）酶的活性與酶量具有可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的活性受的活性受AMP的別構(gòu)的別構(gòu)激活，而受激活，而受ATP的別構(gòu)抑制。的別構(gòu)抑制。胰島素誘導(dǎo)胰島素誘導(dǎo)HMG-CoA還原酶的合成，還原酶的合成，而膽固醇則阻遏該酶合成。而膽固醇則阻遏該酶合成。 例例:（四）酶具有不穩(wěn)定性（四）酶具有不穩(wěn)定性酶的化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在某些理化酶的化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在某些理化因素（如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等）的作用下，酶因素（如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)

20、堿等）的作用下，酶會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。因此，酶促反應(yīng)會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。因此，酶促反應(yīng)往往都是在常溫、常壓和接近中性的條件下進(jìn)往往都是在常溫、常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的。行的。（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作用都是酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作用都是通過(guò)降低反應(yīng)的通過(guò)降低反應(yīng)的活化能活化能 (activation energy) 實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的。 活化能活化能：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到過(guò)渡：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到過(guò)渡態(tài)所需的能量。態(tài)所需的能量。反應(yīng)總能量改變反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活

21、化能 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng) 活化能活化能 一般催化劑催一般催化劑催化反應(yīng)的活化能化反應(yīng)的活化能 能能量量 反反 應(yīng)應(yīng) 過(guò)過(guò) 程程 底物底物 產(chǎn)物產(chǎn)物 酶促反應(yīng)活化能的改變酶促反應(yīng)活化能的改變 （二）酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物（二）酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物酶底物復(fù)合物酶底物復(fù)合物E + SE + PES誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過(guò)互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過(guò)程稱(chēng)為酶程稱(chēng)為酶- -底物結(jié)合的底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合誘導(dǎo)契合(induced-fit) 。羧肽

22、酶的誘導(dǎo)契合模式羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式 底物底物2. 鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心性中心 酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。這種這種鄰近效應(yīng)鄰近效應(yīng)(proximity effect)與與定向排列定向排列(orientation arrange)實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變成類(lèi)似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。成類(lèi)似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。 n鄰近效應(yīng)與定向排列：鄰近效應(yīng)

23、與定向排列：酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水“口袋口袋”，酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子脫溶劑脫溶劑化化 (desolvation)，排除周?chē)罅克肿訉?duì)酶和底，排除周?chē)罅克肿訉?duì)酶和底物分子中功能基團(tuán)的干擾性吸引和排斥，防止水物分子中功能基團(tuán)的干擾性吸引和排斥，防止水化膜的形成，利于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)化膜的形成，利于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱(chēng)為合。這種現(xiàn)象稱(chēng)為表面效應(yīng)表面效應(yīng)(surface effect)。 3. 表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性

24、蛋白酶活性中心胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶活性中心“口袋口袋” （三）酶的催化機(jī)制呈多元催化作用（三）酶的催化機(jī)制呈多元催化作用1）親核催化作用）親核催化作用(nucleophilic catalysis) 2）共價(jià)催化作用）共價(jià)催化作用(covalent catalysis)3）親電催化（）親電催化（electrophilic catalysis） 1.酸酸-堿催化作用（堿催化作用（general acid-base catalysis） 2.親核催化和親電子催化作用親核催化和親電子催化作用 胰凝乳蛋白酶的共價(jià)催化和酸胰凝乳蛋白酶的共價(jià)催化和酸-堿催化機(jī)制堿催化機(jī)制 (1) (1) 酸

25、堿催化酸堿催化酸酸- -堿催化可分為狹義的酸堿催化可分為狹義的酸- -堿催化和廣堿催化和廣義的酸義的酸- -堿催化。酶參與的酸堿催化。酶參與的酸- -堿催化反堿催化反應(yīng)一般都是廣義的酸堿催化方式。應(yīng)一般都是廣義的酸堿催化方式。廣義酸堿催化是指通過(guò)質(zhì)子酸提供部廣義酸堿催化是指通過(guò)質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子分質(zhì)子, ,或是通過(guò)質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的或是通過(guò)質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的作用，達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過(guò)程作用，達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過(guò)程。酶多元催化反應(yīng)類(lèi)型及機(jī)制酶多元催化反應(yīng)類(lèi)型及機(jī)制廣義酸基團(tuán)廣義酸基團(tuán) 廣義堿基團(tuán)（廣義堿基團(tuán)（質(zhì)子供體）質(zhì)子供體） （質(zhì)子受體）（質(zhì)子受體） -COOH, -NH3, -SH

26、,+OHNHNH+-COO , -NH2, -S , -.-O-NHN:酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團(tuán)酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團(tuán)HisHis是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個(gè)是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個(gè)催化功能團(tuán)。催化功能團(tuán)。脯氨酸變旋酶脯氨酸變旋酶平面過(guò)渡態(tài)平面過(guò)渡態(tài)親核催化和親電子崔化親核催化和親電子崔化磷?；?lèi)酶磷?；?lèi)酶?；?lèi)酶?；?lèi)酶葡糖基化類(lèi)酶葡糖基化類(lèi)酶共價(jià)催化一般形式是催化劑的親核基團(tuán)對(duì)底共價(jià)催化一般形式是催化劑的親核基團(tuán)對(duì)底物中親電子的碳原子進(jìn)行攻擊。物中親電子的碳原子進(jìn)行攻擊。親核基團(tuán)含有多電子的原子，可提供電子。親核基團(tuán)含有多電子的原子，可提供電子。硝基苯酯水解

27、反應(yīng)硝基苯酯水解反應(yīng)親核催化親核催化硝基苯酯水解反應(yīng)硝基苯酯水解反應(yīng)親核催化親核催化3 3 金屬離子催化作用金屬離子催化作用 金屬離子可以和水金屬離子可以和水分子的分子的OH-OH-結(jié)合，使結(jié)合，使水顯示出更大的親水顯示出更大的親核催化性能。核催化性能。 提高水的親核性能提高水的親核性能 電荷屏蔽作用電荷屏蔽作用v電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個(gè)重要功能。電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個(gè)重要功能。 多種激酶多種激酶( (如磷酸轉(zhuǎn)移酶如磷酸轉(zhuǎn)移酶) )的底物是的底物是Mg2+Mg2+ATPATP復(fù)合復(fù)合物。物。 AHHOHHOHHO-OPOPOPOCH2OOOOOOMg2+ 電子傳遞中間體電子傳

28、遞中間體 許多氧化許多氧化- -還原酶還原酶中都含有銅或鐵離中都含有銅或鐵離子，它們作為酶的子，它們作為酶的輔助因子起著傳遞輔助因子起著傳遞電子的功能。電子的功能。 第三節(jié)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction n酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，并加以定量的闡述。速率的影響，并加以定量的闡述。n影響因素包括：影響因素包括：酶濃度、底物濃度、酶濃度、底物濃度、pH、溫、溫度、抑制劑、激活劑等。度、抑制劑、激活劑等。一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的作圖呈一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影

29、響的作圖呈矩形雙曲線(xiàn)矩形雙曲線(xiàn)在其他因素不變?cè)谄渌蛩夭蛔兊那闆r下，底物濃度的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響呈對(duì)反應(yīng)速率的影響呈矩形雙曲線(xiàn)關(guān)系矩形雙曲線(xiàn)關(guān)系。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。一級(jí)反應(yīng)。隨著底物濃度的增高：隨著底物濃度的增高：反應(yīng)速率不再成正比例加速；反應(yīng)為反應(yīng)速率不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)?；旌霞?jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反應(yīng)速率不再增加，達(dá)最大速率；反反應(yīng)速率不再增加，達(dá)最大速率；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)；單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)；酶促反應(yīng)速率一般

30、在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用酶促反應(yīng)速率一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來(lái)單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來(lái)表示；表示；反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很小反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很小（一般在（一般在5以?xún)?nèi)）時(shí)的反應(yīng)速率以?xún)?nèi)）時(shí)的反應(yīng)速率底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。n研究前提：研究前提：中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的最合理學(xué)說(shuō)是最合理學(xué)說(shuō)是中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：E + S k1k2k3ESE + P 1913年年Michaelis和和Menten提出反應(yīng)速率與底物提出

31、反應(yīng)速率與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡(jiǎn)濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)米氏方程式米氏方程式 (Michaelis equation)。S：底物濃度底物濃度V：不同不同S時(shí)的反應(yīng)速率時(shí)的反應(yīng)速率Vmax：最大反應(yīng)速率最大反應(yīng)速率(maximum velocity) m：米氏常數(shù)米氏常數(shù)(Michaelis constant) VmaxS Km + S E與與S形成形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而而ES分解為分解為E及及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)即取決于慢反應(yīng)即 V = k3ES。 (1)S的總濃度遠(yuǎn)

32、遠(yuǎn)大于的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E的總濃度，因此在反應(yīng)的的總濃度，因此在反應(yīng)的初始階段，初始階段，S的濃度可認(rèn)為不變即的濃度可認(rèn)為不變即S =St。 米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：n米曼氏方程式推導(dǎo)過(guò)程：米曼氏方程式推導(dǎo)過(guò)程：ES的生成速率的生成速率 = ES的分解速率的分解速率k2+k3= Km （米氏常數(shù)）（米氏常數(shù)） k1令：令：則則(2)(2)變?yōu)樽優(yōu)? : (EtES) S = Km ES(2)=(EtES)Sk2+k3ES k1整理得：整理得：k1 (EtES) S = k2 ES + k3 ES 當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性?/p>

33、心全部飽和時(shí)，當(dāng)?shù)孜餄舛群芨撸瑢⒚傅幕钚灾行娜匡柡蜁r(shí)，即即Et =ES，反應(yīng)達(dá)最大速率反應(yīng)達(dá)最大速率Vmax = k3ES = k3Et (5)ES = EtSKm + S(3) 整理得整理得: :將將(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：Vmax S Km + S V = 將將(3)(3)代入代入(1)(1) 得得k3EtS Km + S (4) V = （二）（二）Km與與Vm是重要的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是重要的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)1Km值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度時(shí)的底物濃度 Km = S 2=Km + S Vm

34、ax VmaxS2Km值是酶的特征性常數(shù)值是酶的特征性常數(shù) Km值的大小并非固定不變，它與酶的結(jié)值的大小并非固定不變，它與酶的結(jié)構(gòu)、底物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境的構(gòu)、底物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境的pH、溫度和離子、溫度和離子強(qiáng)度有關(guān)，而與酶濃度無(wú)關(guān)。酶的強(qiáng)度有關(guān)，而與酶濃度無(wú)關(guān)。酶的Km值多在值多在10-610-2mol/L的范圍。的范圍。 某些酶對(duì)其底物的某些酶對(duì)其底物的Km 3Km在一定條件下可表示酶對(duì)底物的親和力在一定條件下可表示酶對(duì)底物的親和力 Km越大，表示酶對(duì)底物的親和力越??；越大，表示酶對(duì)底物的親和力越小；Km越小，酶對(duì)底物的親和力越大。越小，酶對(duì)底物的親和力越大。 4Vmax是酶被底物完全飽和時(shí)的

35、反應(yīng)速率是酶被底物完全飽和時(shí)的反應(yīng)速率 當(dāng)所有的酶均與底物形成當(dāng)所有的酶均與底物形成ES時(shí)（即時(shí)（即ES = Et），反應(yīng)速率達(dá)到最大，即），反應(yīng)速率達(dá)到最大，即Vmax = k3 Et。 5酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù) 當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)（當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)（Vmax），單位），單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子數(shù)稱(chēng)為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)（變成產(chǎn)物的分子數(shù)稱(chēng)為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)（turnover number），單位是），單位是s-1。 酶的轉(zhuǎn)換數(shù)可用來(lái)表示酶的催化效率。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)可用來(lái)表示酶的催化效率。1. 雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法(double

36、reciprocal plot)，又稱(chēng)為，又稱(chēng)為 林林-貝氏貝氏(Lineweaver- Burk)作圖法作圖法（林貝氏方程）（林貝氏方程）（三）（三）m值與值與max常通過(guò)林常通過(guò)林-貝氏作圖法求取貝氏作圖法求取 -1/Km2. Hanes作圖法作圖法-Km 在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^(guò)酶的在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^(guò)酶的濃度，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。濃度，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。當(dāng)當(dāng)SE，酶可被，酶可被底物飽和的情況下，反底物飽和的情況下，反應(yīng)速率與酶濃度成正比。應(yīng)速率與酶濃

37、度成正比。關(guān)系式為：關(guān)系式為：V = k3 E0 VE當(dāng)當(dāng)SE時(shí)，時(shí)，Vmax = k3 E酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率具有雙重影響。溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率具有雙重影響。 酶促反應(yīng)速率最快時(shí)反應(yīng)體系的溫度稱(chēng)為酶酶促反應(yīng)速率最快時(shí)反應(yīng)體系的溫度稱(chēng)為酶促反應(yīng)的促反應(yīng)的最適溫度最適溫度(optimum temperature)。n溫度對(duì)酶活溫度對(duì)酶活性的影響性的影響酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。溫度

38、回升后，酶又恢復(fù)其一般不使酶破壞。溫度回升后，酶又恢復(fù)其活性。活性。 四、四、pH通過(guò)改變酶和底物分子解離狀態(tài)通過(guò)改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響酶促反應(yīng)速率影響酶促反應(yīng)速率酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系的酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系的pH稱(chēng)為酶促反應(yīng)稱(chēng)為酶促反應(yīng)的的最適最適pH (optimum pH)。 npH對(duì)某些酶對(duì)某些酶活性的影響活性的影響最適最適pH不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液種類(lèi)與濃度、以及酶純度等因度、緩沖液種類(lèi)與濃度、以及酶純度等因素的影響。素的影響。 五、抑制劑可降低酶促反應(yīng)速率五、抑制劑可降低酶促反應(yīng)速率n酶的抑制劑酶的抑制劑(inhibito

39、r)n酶的抑制區(qū)別于酶的變性：酶的抑制區(qū)別于酶的變性： 抑制劑對(duì)酶有一定選擇性抑制劑對(duì)酶有一定選擇性 引起變性的因素對(duì)酶沒(méi)有選擇性引起變性的因素對(duì)酶沒(méi)有選擇性凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 變性的物質(zhì)稱(chēng)為酶的抑制劑。變性的物質(zhì)稱(chēng)為酶的抑制劑。n抑制作用的類(lèi)型抑制作用的類(lèi)型不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (competitive inhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (non-competitive inhibi

40、tion)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (uncompetitive inhibition)根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的緊密程度不同，根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的緊密程度不同，酶的抑制作用分為：酶的抑制作用分為：有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物 羥基酶羥基酶解毒解毒 - - - - - - 解磷定解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物重金屬離子及砷化合物 巰基酶巰基酶解毒解毒 - - - - - - 二巰基丙醇二巰基丙醇(BAL) n概念概念n舉例舉例抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此類(lèi)抑制劑必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此類(lèi)抑制劑不能用透析、超濾等方法予以去除。不能用

41、透析、超濾等方法予以去除。 ROROPOX+HOEROROPOOE+HX有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物羥基酶羥基酶失活的酶失活的酶酸酸* * 膽堿酯酶膽堿酯酶* * 解毒劑解毒劑如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，PAMPAM） 阿托品阿托品* * 路易斯氣與糜爛性毒劑路易斯氣與糜爛性毒劑ClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl路易士氣路易士氣巰基酶巰基酶失活的酶失活的酶酸酸失活的酶失活的酶BAL巰基酶巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物與砷劑結(jié)合物ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHCl競(jìng)爭(zhēng)性

42、抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 n類(lèi)型類(lèi)型n概念概念抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶- -底物底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或消失；復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或消失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。抑制劑可用透析、超濾等方法除去。抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競(jìng)抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶與底物形成中爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶與底物形成中間產(chǎn)物間產(chǎn)物 ，這種抑制作用稱(chēng)為，這種抑制作用稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ESIESEIPEEn特點(diǎn)特點(diǎn)抑制程度取決于抑制程度取決于

43、抑制劑與酶的相對(duì)抑制劑與酶的相對(duì)親和力及底物濃度；親和力及底物濃度；I與與S結(jié)構(gòu)類(lèi)似，競(jìng)結(jié)構(gòu)類(lèi)似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心；爭(zhēng)酶的活性中心；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax不變，表觀(guān)不變，表觀(guān)Km增大。增大。 抑制劑抑制劑 無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑1/V 1/S VSmaxVIK(1) SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmaxn舉例舉例丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸磺胺類(lèi)藥物的抑菌機(jī)制磺胺類(lèi)藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨

44、基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶二氫蝶呤啶 對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氫葉酸二氫葉酸合成酶合成酶二氫葉酸二氫葉酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 類(lèi)類(lèi) 藥藥 物物有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)相有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)相結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。但酶之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。但酶-底物底物-抑制劑復(fù)合物抑制劑復(fù)合物(ESI)不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱(chēng)不能進(jìn)一步釋放出

45、產(chǎn)物。這種抑制作用稱(chēng)作作非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ S S+ S S+ESIEIEESEPn特點(diǎn)特點(diǎn)抑制劑與酶活性中抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑合，底物與抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；抑制程度取決于抑抑制程度取決于抑制劑的濃度；制劑的濃度；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax降低，表觀(guān)降低，表觀(guān)Km不變。不變。 抑制劑抑制劑1 / V 1/S 無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑 iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物(ES)結(jié)合，使中間產(chǎn)物結(jié)合，

46、使中間產(chǎn)物ES的量下降。這樣，既減少的量下降。這樣，既減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少?gòu)闹袕闹虚g產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制作間產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制作用稱(chēng)為用稱(chēng)為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。n定義定義反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的結(jié)合位點(diǎn)由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的結(jié)合位點(diǎn)由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ESESESIEPn特點(diǎn)：特點(diǎn)：抑制劑只與酶底抑制劑只與酶底物復(fù)合物結(jié)合；物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制程度取決與抑制劑的濃度及底抑制劑的濃度及底物的濃度；物的濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀(guān)降低，表觀(guān)Km降降低

47、。低。 抑制劑抑制劑 1/V 1/S 無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑 各種可逆性抑制作用的比較各種可逆性抑制作用的比較 動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)表觀(guān)表觀(guān)Km Km增大增大不變不變減小減小最大速度最大速度Vmax不變不變降低降低降低降低林林-貝氏作圖貝氏作圖斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不變不變縱軸截距縱軸截距1/Vmax不變不變?cè)龃笤龃笤龃笤龃髾M軸截距橫軸截距-1/Km增大增大不變不變減小減小與與I結(jié)合的組分結(jié)合的組分EE、ESES作用特征作用特征無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制六、激活劑可提高酶促反應(yīng)速率六、激活劑可提高酶促反應(yīng)速率n定義定義使酶由無(wú)

48、活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚允姑赣蔁o(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱(chēng)為增加的物質(zhì)稱(chēng)為激活劑激活劑(activator)。n種類(lèi)種類(lèi)第四節(jié)第四節(jié) 酶的調(diào)節(jié)酶的調(diào)節(jié)The Regulation of Enzymen調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)方式n調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶n別構(gòu)效應(yīng)劑別構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector)別構(gòu)激活劑別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑別構(gòu)抑制劑n 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation)n別構(gòu)酶別構(gòu)酶 (allosteric enzyme)n別構(gòu)部位別構(gòu)部位 (allosteric site)一些代謝物可與某些酶分子一些代謝物可與某些酶分子活性中心外

49、活性中心外的的某部分可逆地結(jié)合，使某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變酶構(gòu)象改變，從而改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)。一、酶活性的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速一、酶活性的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié)率的快速調(diào)節(jié)n別構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。別構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)代謝途徑的重要快速酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)代謝途徑的重要快速調(diào)節(jié)方式之一。調(diào)節(jié)方式之一。(1) 齊變模式（MWC模式)2.序變模式（KNF模式）酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可在其他酶的催化下，酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可在其他酶的催化下，與某些化學(xué)基團(tuán)

50、共價(jià)結(jié)合，同時(shí)又可在另一種酶的與某些化學(xué)基團(tuán)共價(jià)結(jié)合，同時(shí)又可在另一種酶的催化下，去掉已結(jié)合的化學(xué)基團(tuán)，從而影響酶的活催化下，去掉已結(jié)合的化學(xué)基團(tuán)，從而影響酶的活性，酶的這種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)為酶的共價(jià)修飾或稱(chēng)酶的性，酶的這種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)為酶的共價(jià)修飾或稱(chēng)酶的化學(xué)修飾（化學(xué)修飾（chemical modification）調(diào)節(jié)。）調(diào)節(jié)。 n共價(jià)修飾共價(jià)修飾(covalent modification) 磷酸化與脫磷酸化（最常見(jiàn)）磷酸化與脫磷酸化（最常見(jiàn)）n 常見(jiàn)類(lèi)型常見(jiàn)類(lèi)型酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的另一種重要方式。酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的另一種重要方式。酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-O

51、HThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白n酶原酶原 (zymogen)n酶原的激活酶原的激活n酶原激活的機(jī)理酶原激活的機(jī)理酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下在特定條件下某些酶原的激活需水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段某些酶原的激活需水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段 n 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用?；饔?。二、二、 酶含量的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速率的酶含量的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速率的緩慢調(diào)節(jié)緩慢調(diào)節(jié)誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)作用(induction) ：在轉(zhuǎn)錄水平上能促進(jìn)酶合成在轉(zhuǎn)錄水平上能促進(jìn)酶合成的物質(zhì)稱(chēng)之為誘導(dǎo)物（的物質(zhì)稱(chēng)之為誘導(dǎo)物（inducer），誘導(dǎo)物誘發(fā)酶蛋白），誘導(dǎo)物誘發(fā)酶蛋白合成的作